淺析軋鋼工藝的節能技術

周天驕

湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司五米寬厚板廠 湖南湘潭 411101

1 鋼鐵行業狀況

鋼鐵行業是國民經濟的重要基礎產業，是國之基石。長期以來，為國家建設提供了重要的原材料保障，有力支撐了相關產業發展，推動了我國工業化、現代化進程，促進了民生改善和社會發展。鋼鐵行業也是我國高耗能行業之一，是推進節能降耗的重點行業。

“十二五”時期，我國鋼鐵行業為國民經濟發展提供了所需的絕大部分鋼鐵材料，支撐了下游用鋼行業和國民經濟的平穩較快發展。同時，也出現產能過剩，創新發展能力不足，環境能源約束增強，企業經營困難等問題。2015年我國粗鋼產量7.98億t，出現了多年未見的下降局面，市場供大于求，鋼材價格創出新低[1]。

“十三五”期間，我國進入全面推進供給側結構性改革的攻堅階段。鋼鐵工業面臨化解過剩產能，兼并重組，產業優化，需求下降、有效供給不足等方面的挑戰。通過一系列政策的出臺，2016年鋼鐵行業運行狀況出現好轉，市場需求出現緩慢回升，粗鋼產量同比增加1.2%，全國粗鋼產量為8.08億t。

2 軋鋼工藝節能技術

2.1 數字化燃燒技術

數字化燃燒技術采用的是一種時序脈沖燃燒方式，使用脈寬調制技術，通過調節燃燒時間的占空比來實現加熱爐的溫度控制，也稱脈沖式燃燒控制技術。其基本控制原理如下：根據蓄熱式加熱爐區域爐溫的變化，調節燒嘴的工作時間來實現區域爐溫的控制；燒嘴以時序脈沖方式燃燒，每對燒嘴單獨控制，通過調節燃燒排煙變換一次的時間和燃燒時間與全周期時間的比值，使爐溫在最大或者最小單位燃料消耗時均能保證均勻。數字化燃燒控制系統中，將燃氣流量與空氣流量的比值預先設定，燒嘴一旦工作，就處于滿負荷狀態，以保證燒嘴燃燒時噴出的煙氣出口速度快而且穩定。這種燃燒技術相比對傳統的通過調節各區的煤氣和空氣流量來實現區域溫度控制的連續式燃燒控制方式，爐膛溫度均勻性得到了極大的改善，燃燒效果好，減少了氧化鐵皮的生成，提高了產品質量[2]。

2.2 降低鋼坯燒損技術

通過改變空氣和煤氣噴口的組合方式，實現降低鋼坯燒損率的目標。將空氣噴口和煤氣噴口連接組合在一起，這樣可以降低氧化速度。將空氣噴口放置在下，煤氣噴口放置在上，使鋼坯材料的表面和靠近的部分接觸的就是煤氣。煤氣的氧化性不強，坯料的氧化速度就變慢了。與將坯料直接接觸空氣噴口的蓄熱式燒嘴相比，這種改革模式能更好地降低氧化燒損，提高成材率。

2.3 優化燃燒過程

空氣煤氣的最佳配比是加熱爐燃燒控制的重要內容，空燃比的合理配置有利于降低燃料單耗。空燃比太高，爐溫降低，需要更多的燃料來加熱鋼坯導致燃料消耗增大。空燃比太低，燃料不能完全燃燒必然導致燃耗過高。空燃比自尋最優控制的特點是在不需要知道數學系統模型的情況下，自動搜尋被控對象具有極值型非線性特性的最優工藝，保證計算函數達到或接近最優值，而且在工藝環境發生變化時，在優先保證極值型非線性關系的前提下，通過自動捜索功能找到新工藝環境下的最優值。

2.4 軋鋼加熱爐汽化冷卻及煙氣余熱利用

加熱爐排出的廢氣溫度很高，帶走了大量的余熱。為了提高加熱爐的熱效率，節約能源，應最大限度利用廢氣余熱。其主要有兩個途徑：一是利用廢氣余熱來預熱空氣和燃氣，將一部分熱量帶回爐膛，提高爐子熱效率，采用設備是換熱器或蓄熱室；二是利用廢氣余熱生產蒸汽，提高熱能利用率，采用的設備是余熱鍋爐。

2.5 新的輻射熱交換技術

高輻射率涂層可以應用于高溫側壁和爐頂，即黑體涂層或高反射性。爐身頂部安裝高黑色白色涂層，減少熱量損失，烤箱能耗降低3%至5%。

2.6 脈沖燃燒新技術

脈動燃燒技術本質上是一個數字燃燒控制，從而使熱負荷不影響長度和火焰的溫度分布和氣體的熱是穩定的，并且在爐中的溫度可以是均勻的。

2.7 再生傳熱新技術

熱量熱交換材料的蓄熱材料是蓄熱材料的五倍以上。當在傳統加熱器中使用時，切換時間可以增加五倍以上，這增加了切換閥的壽命并減少了氣體損失。 步進式烤箱和蒸發冷卻的新技術。分步爐的優點是減少加熱時間，操作靈活性和氧化損失。一方面，蒸發冷卻可以降低水溫。另一方面，可以在生產過程中回收蒸汽以節省能量。

部分預混燃燒系統是指燃料和氧化劑的比值不固定的一類預混火焰。火焰前鋒位置受預混燃燒反應進度所影響，在火焰前鋒后，即（c=1）時，可以借守恒標量PDF或層流火焰面模型的解；在火焰前鋒的前面，即（c=0）時，用混合但是沒有燃燒的混合物分數對組分質量分數和溫度和密度來進行計算。在火焰內部，即（01），使用未燃和已燃混合物的線性結合法[3]。

在計算平均溫度、平均密度或平均組分質量分數等數值時，可用以下PDF進行運算。若c=0，燃料和氧化劑雖然混合但并未燃燒，若c=1，則混合物已燃：

3 結語

綜上所述，目前我國軋鋼廠中普遍存在能耗過大等問題，此也為導致我國軋鋼廠生產成本較高的一項重要原因。因此，將軋鋼工藝節能技術應用至加熱爐工藝改進中具備重要意義。軋鋼廠可借助多功能爐襯的加熱爐引入、降低爐膛內熱損失等措施，改進加熱爐工藝。借此除可降低鋼鐵在生產過程中的能耗外，還可實現資源節約，推動企業長期可持續發展，并在一定程度上改善生態環境。